Mathematical Model of the Drying Process of Wet Materials

The problem of heat treatment of wet materials contains the question of the heat and mass inside the body transfer (an internal problem) and in the boundary layer at the interface between phases (an external problem). The amount of removable moisture depends on the degree of each of these processes development. When heated, the moisture content on the surface decreases, creating a concentration difference across the body. Therefore, a flow of moisture occurs in the body from deep layers to the surface, towards which the flow of heat is directed. Thus, when wet materials are heated, complex processes of moisture and heat exchange occur, mutually affecting the enthalpy and moisture content of both the heated material and the environment. The features of mathematical model construction of heating and drying of wet materials process are considered in the article. The drying process is defined as a thermal process with effective heat transfer coefficients with consideration of mass transfer. It makes it possible to obtain analytical dependencies that are convenient for engineering calculations, with which you can determine the temperature field and evaluate the kinetics of wet materials drying.

Problem obróbki cieplnej wilgotnych materiałów obejmuje zagadnienia transferu ciepła i masy wewnątrz komponentu (problem wewnętrzny) i w warstwie granicznej z przemianą fazową (problem zewnętrzny). Ilość usuwanej wilgoci zależy od stopnia rozwoju każdego z tych procesów. Po podgrzaniu zawartość wilgoci na powierzchni zmniejsza się, tworząc różnicę koncentracji w całym materiale. Dlatego w materiale występuje przepływ wilgoci z głębokich warstw na powierzchnię, na którą skierowany jest przepływ ciepła. Oznacza to, że gdy ogrzewane są wilgotne materiały, zachodzą złożone procesy wymiany wilgoci i ciepła, wpływając wzajemnie na entalpię i zawartość wilgoci zarówno ogrzewanego materiału, jak i środowiska.W artykule omówiono cechy budowy modelu matematycznego procesu ogrzewania i suszenia materiałów zawilgoconych. Proces suszenia definiuje się jako proces termiczny o efektywnych współczynnikach przenikania ciepła z uwzględnieniem transferu masy. Umożliwia uzyskanie zależności analitycznych dogodnych do obliczeń inżynierskich, za pomocą których można określić pole temperatury i ocenić kinetykę suszenia wilgotnych materiałów.